面向數字電視應用的負載點(diǎn)電源設計與分析
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如圖1所示的LCD TV結構圖，機箱中的每個(gè)主要子系統都與關(guān)鍵組件模塊一道在圖中給出，本例中包括前端調諧器、主板、顯示驅動(dòng)器以及音頻板。這些組件均由12V離線(xiàn)電源供電。為了提供所需的工作電壓，必須在每個(gè)模塊中提供某種形式的負載點(diǎn)穩壓。表 1 中列出了每個(gè)子系統與模塊對電壓及電流的要求，以及所有附加要求，如排序或跟蹤。
主板與顯示驅動(dòng)器單元中采用的高性能信號處理器件(如FPGA與DSP)需要能夠產(chǎn)生不同內核電壓與 I/O 電壓的多個(gè)電源。電源的上電和關(guān)斷順序對器件的運行與長(cháng)期可靠性都至關(guān)重要。電源排序可以
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圖2是一個(gè)說(shuō)明順序排序方法的例子。實(shí)現這種排序方案的一個(gè)好的方法是采用具備電源良好指示與使能功能引腳的器件，把第一個(gè)電源的電源良好輸出連接至需要排序的第二個(gè)電源的使能引腳，確保信號具有正確極性。包含上述特性的大部分DC/DC轉換器均需如此使用，它們具有一致的極性，而且信號可以直接配合。另外，還可以通過(guò)這種方式控制附加電源。
圖1：LCD電視內部電路組成結構圖
圖2：排序電源波形
以雙倍數據速率(DDR)存儲器為例，DDR系統同時(shí)需要Vddq與Vtt電壓軌。Vddq輸出可以采用標準電源類(lèi)型，但總線(xiàn)終結電壓Vtt需要不同的電源類(lèi)型。對于這些DDR總線(xiàn)終結電源，Vtt電壓生成電路必須能夠精確跟蹤參考電壓Vref，它是輸出電源電壓Vddq的50％。雖然Vddq 可以在2.50V額定值?200mV范圍內變化，但是Vtt在任何負載與瞬態(tài)條件下都必須保持在 Vref40mV 的范圍內。生成Vtt的電路還必須能夠在輸出緩沖器(線(xiàn)路驅動(dòng)器)處于邏輯高電平狀態(tài)時(shí)吸入電流，在輸出緩沖器處于低電平時(shí)輸出電流。在電流吸入(current-sinking)模式下，流經(jīng)輸出電感器的電流在降壓配置中顛倒正常方向。
表1：每個(gè)子系統與模塊對電壓及電流的要求
吸入模式的切換過(guò)程與升壓轉換器類(lèi)似，除了電流流入電源的輸出端，在升壓后流出至輸入電源軌?？刂齐娐吩谳敵雠c吸入電流時(shí)都必須正常工作。專(zhuān)用轉換器在這些應用中表現良好，因為它的設計目的就是用于需要電壓跟蹤的總線(xiàn)終結電路。
圖3顯示了一種可行的電源解決方案。對于各種子系統而言，它都融合了相關(guān)電源的要求，因此在每個(gè)負載點(diǎn)都可以采用單個(gè)穩壓器，而且只需要通過(guò)機箱分配 12V 中間總線(xiàn)電壓。
圖3：電源系統架構
本文小結
對于模擬調諧器而言，理想情況是電源采用線(xiàn)性穩壓器。雖然效率會(huì )有所降低，但敏感的模擬級可能需要線(xiàn)性穩壓器的噪聲抑制功能。如果功耗比較重要，則可以把中間總線(xiàn)預先調節到較低的電壓，同時(shí)可以采用低壓降線(xiàn)性穩壓器。DC/DC轉換器是為處理器、ASIC與FPGA數字電路供電的最佳選擇，這與線(xiàn)性穩壓器相比DC/DC轉換器能夠提供更高效率與更低功耗，而且能夠提供更大電流。使用具有使能與集成電源良好信號等附加功能的轉換器可以大大簡(jiǎn)化內核與I/O電壓的排序。工程師在設計時(shí)需要特別留意總線(xiàn)終結電壓的特殊要求。
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